畢業(yè)論文PLC在郵件分揀中的應(yīng)

1、目 錄摘 要1Abstract2第一章 緒 論31.1 課題的研究背景及意義31.2 PLC的概述31.2.1 PLC的產(chǎn)生背景41.2.2 PLC的發(fā)展過程41.2.3 PLC的特點(diǎn)61.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟7第二章 郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng)92.1 自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述92.2 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)92.3 郵件分揀系統(tǒng)PLC控制硬件部分112.3.1 PLC控制范圍及要求：112.3.2 分揀機(jī)的動(dòng)作過程112.4機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定122.4.1 內(nèi)存估計(jì)122.4.2 響應(yīng)時(shí)間122.4.3 輸入輸出的確定13第三章 PLC控制程序153.1 梯形圖程序163.2 語句表22

2、3.3 程序圖中各輔助觸點(diǎn)的作用243.4 程序圖中各個(gè)定時(shí)器的作用24第四章 安裝與調(diào)試254.2 PLC程序的調(diào)試運(yùn)行27第五章 總結(jié)28參考文獻(xiàn)29致 謝30摘 要可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前，可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，其廣泛的深度和廣度成為衡量一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。本文針對(duì)繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差、使用不夠靈活方便等缺陷，利用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到了控制郵件分揀目的。在系統(tǒng)中充分利用PLC在控制方面的卓越性能實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行可靠、故障率低的功能。本論

3、文在內(nèi)容安排上首先介紹了題目的來源與意義及其相關(guān)的背景：系統(tǒng)方案的確定、總體的組成、設(shè)計(jì)思想與理論依據(jù)等。隨后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括：部分硬件設(shè)計(jì)、安裝；軟件設(shè)計(jì)并編制梯形圖；系統(tǒng)通調(diào)試等。最后，論文對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：PLC控制 郵件分揀 AbstractProgrammable Logic Controller (PLC) is a latemodel automatic equipment as core with microprocessor. Its development is based on computer technology , automatization te

4、chnology and communicationsAt the present，PLC has become the most important automatic equipment and been applied widely ,The degree and extent of PLC development are the symbols of automatic level in one countryThe main body of a book has been designed specifically for the relay controlling system r

5、eliability defects such as relatively poor，using lack to go to the lavatory nimbly，making use of PLC to be in progress，has reached the purpose controlling the mail sortingPLC is in frequency transformer in fully utilizing in system，use the varying voltage exchanging frequency conversion to drag movi

6、ng a technology ,the starting having realized reliably，the malfunction leads the low functionThis paper first introduces the background related to it and the meaning and source of this title，the definition of systematic scheme，overall composition and design thought and theoretical basis；then carries

7、 out detailed design of the system which includes control circuit hardware and assembly；Software design and a ladder diagram；System communication by and debugging and so onIn the master system design，Configuration software is used to build dynamic operation pictures with Windows style，such as parame

8、ter setting frame，process monitor frame，data processing frame，fault location and system animation，etcFinally ,a conclusion is given Keywords：PLC controls Sorting mail第一章 緒 論1.1課題的研究背景及意義隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，因此各個(gè)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)技術(shù)，提高效率，尤其在需要進(jìn)行分揀及緩沖、傳送的單位，以往一直采用人工分揀的方法，效率低成本高。為解決上述問題，將PLC技術(shù)應(yīng)用到分揀裝置中用以提高生產(chǎn)效率

9、降低生產(chǎn)成本是一個(gè)很好的途徑。本文就介紹了PLC在郵件分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。1.2 PLC的概述目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，而我國PLC生產(chǎn)廠有約30家，卻并沒有真正形成大規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，其中有一部分廠家是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)。但同時(shí)，我國在PLC應(yīng)用方面卻很活躍，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣闊川。所以說，對(duì)我國PLC生產(chǎn)廠家來說如何生產(chǎn)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PLC產(chǎn)品，并形成規(guī)模化生產(chǎn)，打造中國自己的PLC品牌是其面臨的一大課題。一句話，PLC自誕生之日起就成為自動(dòng)控制領(lǐng)域一顆耀眼的明星，到今天已經(jīng)

10、發(fā)展為一個(gè)極其巨大的產(chǎn)業(yè)，也形成了其在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中短期內(nèi)不可被替代的地位。PLC即可編程控制器（Pragrammable Logic Controller）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是在20世紀(jì)60年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。PLC自產(chǎn)生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。1.2.

11、1 PLC的產(chǎn)生背景在PLC誕生之前，工業(yè)控制設(shè)備的主流品種是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置。繼電器、接觸器是一些電磁開關(guān)。其結(jié)構(gòu)是由勵(lì)磁線圈、鐵心磁路、觸點(diǎn)等部件組成。其中觸點(diǎn)是接通或斷開電路的部件，按勵(lì)磁線圈通電前的狀態(tài)又可分為常開和常閉兩種類型。線圈通電前呈斷開狀態(tài)的為常開觸點(diǎn)，呈接通狀態(tài)的為常閉觸點(diǎn)。同一只接觸器或繼電器常有多對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)。當(dāng)勵(lì)磁線圈通電，銜鐵在磁力作用下被鐵心吸合時(shí)，常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，以完成電路連接的切換。觸點(diǎn)又分為主觸點(diǎn)及輔助觸點(diǎn)。用于主回路，控制較大電流的觸點(diǎn)是主觸點(diǎn)。用于控制電路，只能通過較小電流的觸點(diǎn)稱為輔助觸點(diǎn)。通過繼電器、接觸器及其它控制元

12、件的線路連接，可以實(shí)現(xiàn)一定的控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的各種操作控制。人們將由導(dǎo)線連接決定器件間邏輯關(guān)系的控制方式稱為接線邏輯。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷暴露出來。首先是復(fù)雜的系統(tǒng)使用成百上千個(gè)各種各樣的繼電器，成千上萬根導(dǎo)線連接得密如蛛網(wǎng)。只要有一個(gè)繼電器、一根導(dǎo)線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就不能正常工作，這就大大降低了這種接線邏輯系統(tǒng)的可靠性。其次是這樣的系統(tǒng)維修及改造很不容易，特別是技術(shù)改造，當(dāng)試圖改變?cè)O(shè)備的工作過程以改善設(shè)備的功能時(shí)，人們寧愿新生產(chǎn)一套控制設(shè)備也都不愿意將繼電器控制柜中的線路重接。而在20世紀(jì)60-70年代，社會(huì)的進(jìn)步要求制造業(yè)生產(chǎn)出小批

13、量、多品種多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)需要，不斷地提出改善生產(chǎn)機(jī)械功能的要求。加上當(dāng)時(shí)電子技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，于是人們開始尋求一種以存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯的新型工業(yè)控制設(shè)備。這就是PLC。1.2.2 PLC的發(fā)展過程1968年，美國通用汽車公司(GM)為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，想尋找一種能減少重新設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時(shí)間的措施，并設(shè)想把計(jì)算機(jī)功能的完備、靈活通用和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向控制過程、面向用戶的，自然語言，編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。19

14、69年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第1臺(tái)PLC，并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用，獲得成功。從此，這項(xiàng)新技術(shù)便迅速發(fā)展起來。1971年日本從美國引進(jìn)了該項(xiàng)新技術(shù)，很快就研制出了日本第1臺(tái)PLC。1973-1974年，西德和法國也相繼研制出了自己的第1臺(tái)PLC。中國從1974年開始研制，1977年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和小規(guī)模集成電路組成。1959-1973年是PLC的初創(chuàng)時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，PLC從有觸點(diǎn)不可編程的硬接線順序控制器發(fā)展成為小型機(jī)的無觸點(diǎn)可編程邏輯控制器，可靠性比以往的繼電器控制系統(tǒng)有較大提高，靈活性也有

15、所增強(qiáng)。其主要功能限于邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和順序控制，CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。1974-1977年是PLC的發(fā)展中期。在這個(gè)時(shí)期，由于8位單片CPU和集成存儲(chǔ)器芯片的出現(xiàn)，PLC得到了迅速發(fā)展和完善，并逐步趨向系列化和實(shí)用化，普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制。PLC除了原有功能外，又增加了數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)的傳遞和比較、模擬量的處理和控制等功能，可靠性進(jìn)一步提高，開始具備自診斷功能。1978-1983年，PLC進(jìn)入成熟階段。這個(gè)時(shí)期，微型計(jì)算機(jī)行業(yè)已出現(xiàn)了16位CPU，MCS-51系列單片機(jī)也由Intel公司推出，使PLC也開始朝著大規(guī)模、高速度和高性能方向發(fā)展，PLC的生產(chǎn)量

16、在國際上每年以30%的遞增量迅速增長(zhǎng)。在結(jié)構(gòu)上，PLC除了采用微處理器及EPROM，EEP-ROM，CMCS RAM等LSI電路外，還向多微處理器發(fā)展，使PLC的功能和處理速度大大提高；PLC的功能又增加了浮點(diǎn)運(yùn)算、平方、三角函數(shù)、相關(guān)數(shù)、查表、列表、脈寬調(diào)制變換等，初步形成了分布式可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有通訊功能和遠(yuǎn)程I/O處理能力，編程語言較規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化。此外自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速，使PLC系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步提高。1984年后，PLC的規(guī)模更大，存儲(chǔ)器的容量又提高了1個(gè)數(shù)量級(jí)（最高可達(dá)896K），有的PLC已采用了32位微處理器，多臺(tái)PLC可與大系統(tǒng)一起連成整體的分布式控制

17、系統(tǒng)，在軟件方面有的已與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兼容。編程語言除了傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖語句表外，還有用于算術(shù)的BASIC語言、用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等。在人機(jī)接口方面，采用了現(xiàn)實(shí)信息等更多直觀的CRT，完全代替了原來的儀表盤，使用戶的編程和操作更加方便靈活。PLC的I/O模件一方面發(fā)展自帶微處理器的智能I/O模件，另一方面也注意增大I/O點(diǎn)數(shù)，以適應(yīng)控制范圍的增大和在系統(tǒng)中使用A/D，D/A通訊及其他特殊功能模件的需要。同時(shí)，各PLC生產(chǎn)廠家還注意提高I/O的密集度，生產(chǎn)高密度的I/O模件，以節(jié)省空間，降低系統(tǒng)的成本。1.2.3 PLC的特點(diǎn)一、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，使用方便。由于PLC產(chǎn)品的系列化和

18、模塊化，PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，當(dāng)控制對(duì)象的硬件配置確定以后，就可通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。二、功能性強(qiáng)，適應(yīng)面廣?，F(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制，既可控制1臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、1條生產(chǎn)線，也可控制1個(gè)生產(chǎn)過程。PLC還具有通訊聯(lián)絡(luò)功能，可與上位干擾信號(hào)有良好的抑制作用。軟件方面，設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序。采用以上抗干擾措施后，PLC平均無故障時(shí)間大大延長(zhǎng)。三、抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使

19、用了大量的機(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開閉時(shí)受電弧的損害，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而PLC采用微電子技術(shù)，帶領(lǐng)的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線唄軟件程序所取代，故其壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。微機(jī)雖然有很強(qiáng)的功能但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊都采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽

20、、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，平均無故障期都大大超過了IEC規(guī)定的10萬小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時(shí)、四、編程方法簡(jiǎn)單，容易掌握。PLC配備有易于接受和掌握的梯形圖語言。該語言編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。五、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化故可按性能、容量（輸入、輸出點(diǎn)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安

21、裝接線工作量大大減小，設(shè)計(jì)人員只要有一臺(tái)PLC就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，工作量大且繁瑣。六、體積小，質(zhì)量小，功耗低，由于PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制設(shè)備的新型產(chǎn)品，因而結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，質(zhì)量小，功耗低，而且具有很好的抗震性和適應(yīng)環(huán)境溫度濕度變化的能力,因此PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較理想的控制設(shè)備七、維修方便工作量小 PLC具有完善的自診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能，對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)異常狀態(tài)和輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過它可以檢查出故障原因，工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理，及時(shí)

22、排除?？刂乒竦脑O(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。1.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟在對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確的、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。PLC程序設(shè)計(jì)的主要步驟是： 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 根據(jù)梯形圖編制語句表程序清單。 用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程

23、序是否正確。 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 待控制臺(tái)(柜)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 編制技術(shù)文件。 交付使用。 第二章 郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng)最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)(automatic sorting s

24、ystem)是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來越強(qiáng)大。在應(yīng)用上，PLC有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技(自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉庫、信息處理

25、及通訊自動(dòng)化等)廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic Sorting System)現(xiàn)在已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測(cè)技術(shù)(激光掃描)、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。2.2 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 在我國，自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要用于郵政業(yè)的信函分揀或機(jī)場(chǎng)的行李分揀等場(chǎng)合。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的人工分揀無可比擬的優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)如下： 分揀效率高：由于采用流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等因素的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，而且單位時(shí)間分揀件

26、數(shù)多，因此它能夠連續(xù)大批量的分揀物品。一般情況下，自動(dòng)分揀系統(tǒng)可連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上。中等效率的分揀系統(tǒng)每小時(shí)可分揀7000件物品。比起人工每小時(shí)最多分揀150件的效率來說，有點(diǎn)特別明顯。更重要的是不需要大量的勞動(dòng)力來從事分揀作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了從勞動(dòng)密集型到技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。 分揀誤差率低：自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性。而這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制。其中攜帶貨物的相關(guān)載體和識(shí)別裝置起著主導(dǎo)作用。如果采用人工輸入，則誤差率在3%以上；如果采用條形碼輸入，在條形碼噴碼無誤和無破損的情況下出錯(cuò)率很低。目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物；如果采用當(dāng)前廣泛研究的電子

27、標(biāo)簽，則不僅解決了分揀過程中讀取信息的不便，而且提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。 分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化：國外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少勞動(dòng)力的使用，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度減少人員的使用，基本做到無人作業(yè)。分揀系統(tǒng)本身并不需要人員，在分揀過程中主要從事以下工作：送貨小車抵達(dá)自動(dòng)分揀作業(yè)線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨；由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行；分揀系統(tǒng)的末端用人工將分揀出來的貨物進(jìn)行分包、堆盤、裝車；自動(dòng)分揀系統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)最早在我國郵政部門使用。郵件分揀作業(yè)是自動(dòng)分揀的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，郵件分揀機(jī)依據(jù)郵件的地址，迅速、準(zhǔn)確地將發(fā)往不同地點(diǎn)的郵

28、件從眾多郵件中按郵政編碼分揀出來。自動(dòng)分揀系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)的手工作業(yè)的分揀方式，大大減輕了笨重的體力勞動(dòng)，而且更為重要的是提高了郵件分揀作業(yè)的準(zhǔn)確性。我國人口眾多，人員之間的聯(lián)系緊密，郵件數(shù)量相當(dāng)巨大。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，郵政事業(yè)得到了空前發(fā)展。郵政通信網(wǎng)的技術(shù)含量不斷增加，技術(shù)裝備水平也在不斷提高，郵件處理已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，并且朝著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。其中，利用機(jī)器自動(dòng)分揀郵件是一個(gè)重要的課題。國內(nèi)的研究工作起源于20世紀(jì)70年代中期。20多年來，科技人員不斷跟蹤國際分揀技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，推陳出新。截止1998年底，全國共有106套郵件自動(dòng)分揀設(shè)備投入運(yùn)行。供貨廠家有國

29、家郵政局上海研究所、德國SIEMENS公司、日本NEC公司。本文主要介紹郵件分揀機(jī)的工作原理。下圖為某郵件分揀機(jī)的工作原理框圖。它主要通過對(duì)在傳送帶上通過的郵件進(jìn)行掃碼獲得郵件的信息，識(shí)別出郵政編碼后由郵政編碼的數(shù)字信息來控制郵件流向。郵件分揀系統(tǒng)的工作原理圖2.3 郵件分揀系統(tǒng)PLC控制硬件部分2.3.1 PLC控制范圍及要求：自動(dòng)準(zhǔn)確識(shí)別郵政編碼。對(duì)郵政編碼不符合規(guī)格的郵件進(jìn)行處理(剔除)，并根據(jù)郵政編碼的不同加以分類，實(shí)現(xiàn)郵件的準(zhǔn)確自動(dòng)分揀；自動(dòng)計(jì)件，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)郵件的分揀數(shù)量。硬件部分的分揀機(jī)是將軟件識(shí)別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入各個(gè)代表唯一地址的郵箱中，如編碼信息代表上海的

30、就揀入上海的郵箱。2.3.2 分揀機(jī)的動(dòng)作過程分揀機(jī)工作過程如下：當(dāng)傳送帶開始工作，綠燈L1亮，紅燈L2滅，電機(jī)M5驅(qū)動(dòng)帶有推頭的主鏈運(yùn)行，掃碼器讀取傳送帶上的郵件的郵碼，將結(jié)果送入PLC進(jìn)行郵件的識(shí)別分析，得到郵件郵政編碼的數(shù)字編碼信息。檢測(cè)發(fā)生器S1檢測(cè)到有郵件，若郵碼信息正確，L2亮，L1滅，系統(tǒng)根據(jù)郵件的郵碼啟動(dòng)相應(yīng)的推桿定時(shí)器，PLC從定時(shí)器中采集脈沖數(shù)，當(dāng)定時(shí)器動(dòng)作時(shí)就表示郵件到達(dá)分揀箱時(shí)，推進(jìn)器(M1M4)將郵件推進(jìn)相應(yīng)的郵箱。隨后L2滅，L1亮，繼續(xù)分揀。若郵碼信息出錯(cuò)，則L2閃爍，電機(jī)M5停止動(dòng)作，待重新啟動(dòng)后，再運(yùn)行。具體結(jié)構(gòu)見圖2。 圖2 2.4機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定

31、2.4.1 內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利率：開關(guān)量輸入，輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的程序水平。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量(輸入+輸出)總點(diǎn)數(shù)×10；所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)×100(只有模擬量輸入)；所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)×200(模擬量輸入輸出同時(shí)存)。該系統(tǒng)控制程序比較小，而且輸入輸出點(diǎn)較少，因此內(nèi)要求比較低。一般的PLC都能滿足其要求。2.4.2 響應(yīng)時(shí)間可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地接受持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)；但是在本系統(tǒng)中，郵件的輸入速度是相對(duì)比較慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間沒特殊要求，不需要考慮這方面

32、的問題。郵件分揀是一個(gè)比較固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，無A/D和DA轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式PLC就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與I/0點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門子公司生產(chǎn)的CPU型號(hào)為226型的微型可編程控制器。2.4.3 輸入輸出的確定可編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng)I/O分配見下表輸入輸出端子功能端子功能I0.0啟動(dòng)Q0.0指示進(jìn)郵件I0.1郵件檢測(cè)Q0.1指示郵碼是否正常I0.2讀碼器輸出的郵碼Q0.2傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器I0.3讀碼器輸出的郵碼Q0.3指定郵碼的推桿接觸器I0.4讀碼器輸出的郵碼Q0

33、.4指定郵碼的推桿接觸器I0.5讀碼器輸出的郵碼Q0.5指定郵碼的推桿接觸器I0.6復(fù)位Q0.6指定郵碼的推桿接觸器Q0.7指定郵碼的推桿接觸器由表可知共需I/O點(diǎn)數(shù)為7個(gè)輸入，8個(gè)輸出其硬件連接圖如下：上圖為分揀機(jī)與PLC的硬件連接圖。第三章 PLC控制程序控制系統(tǒng)選用SIEMENS S7-200 CPU226CN型PLC，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其他智能模塊通信等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案

34、。郵件入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程：一是郵件檢測(cè)；二是編碼信息檢測(cè)；三是編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；四是郵件入箱；五是出錯(cuò)控制。PLC控制部分程序流程圖如下。3.1 梯形圖程序3.2 語句表LD I0.0O Q0.0AN M11.0O M10.2AN M10.0= Q0.0LD I0.0O M11.0AN M10.0= M10.3LD I0.0AN M10.0AN M11.0S Q0.2, 1LD M10.3O M10.0R Q0.2, 1LD I0.2AN I0.3AN I0.4AN I0.5A Q0.2AN M10.0TON T40, +16= M0.0LD T40= Q0.3LD Q0.3TON T

35、41, +24LD I0.3AN I0.2AN I0.4AN I0.5A Q0.2AN M10.0TON T42, +32= M0.1LD T42= Q0.4LD Q0.4TON T43, +24LD I0.2A I0.3AN I0.4AN I0.5A Q0.2AN M0.0TON T44, +48= M0.2LD T44= Q0.5LD Q0.5TON T45, +24LD I0.4AN I0.2AN I0.3AN I0.5A Q0.2AN M10.0TON T46, +64= M0.3LD T46= Q0.6LD Q0.6TON T47, +24LD I0.2A I0.4AN I0.3AN

36、 I0.5A Q0.5AN M10.0TON T48, +80= M0.4LD T48= Q0.7LD Q0.7TON T49, +24LD T41O T43O T45O T47O T49= M10.2LDN I0.2AN I0.3AN I0.4AN I0.5O I0.2A I0.3O I0.3A I0.4O I0.5AN M10.0= M11.0LD M11.0AN T58TON T57, +16LD T57O M0.0O M0.1O M0.2O M0.3O M0.4AN M10.0A M10.3= Q0.1LD Q0.1AN M10.2= M10.1TON T58, +16LD I0.6=

37、 M10.03.3 程序圖中各輔助觸點(diǎn)的作用 輔助繼電器功能M0.0輔助顯示正常郵碼M0.1輔助顯示正常郵碼M0.2輔助顯示正常郵碼M0.3輔助顯示正常郵碼M0.4輔助顯示正常郵碼M10.0輔助復(fù)位M10.1在郵碼輸入錯(cuò)誤時(shí)互鎖啟動(dòng)電路M10.2輔助控制指示下一郵件可以進(jìn)入M10.3輔助控制傳送帶停止M11.0錯(cuò)誤郵碼輸入時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T57，并輔助停止電機(jī)M53.4程序圖中各個(gè)定時(shí)器的作用定時(shí)器功能T40根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，1.6秒后接通指定的分揀接觸器T41設(shè)定分揀時(shí)長(zhǎng)，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T42根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，3.2秒后接通指定的分揀接觸器T43設(shè)定分揀時(shí)長(zhǎng)，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)

38、入T44根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，4.8秒后接通指定的分揀接觸器T45設(shè)定分揀時(shí)長(zhǎng)，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T46根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，6.4秒后接通指定的分揀接觸器T47設(shè)定分揀時(shí)長(zhǎng)，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T48根據(jù)郵碼啟動(dòng)定時(shí)，8秒后接通指定的分揀接觸器T49設(shè)定分揀時(shí)長(zhǎng)，2.4秒后提示下一郵件進(jìn)入T57設(shè)定L1閃爍時(shí)每周期燈滅時(shí)長(zhǎng)為1.6秒T58設(shè)定L1閃爍時(shí)每周期燈亮?xí)r長(zhǎng)為1.6秒第四章 安裝與調(diào)試4.1安裝可靠性技術(shù)要求PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不需要采取什么措施，就可以直在工業(yè)環(huán)境中使用。但是當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證PLC的正常運(yùn)行

39、，因此使用時(shí)應(yīng)注意以下問題。1) 工作環(huán)境 溫度PLC要求環(huán)境溫度在55。C。安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境溫度超過55。C，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)。 濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85(無凝路)。 震動(dòng)應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免振動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有許多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣

40、凈化裝置。 電源PLC供電電源為50Hz、220(1±10)V的交流電，對(duì)于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵御能力。對(duì)于可靠性要求很高的場(chǎng)合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。S7-200系列PLC有直流24V輸出接線端，該接線端可以為輸入傳感器提供24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。2) 安裝與布線動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和IO線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和IO之間應(yīng)采用雙絞

41、線連接。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。PLC的輸入輸出最好分開走線，開關(guān)量和模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽電阻的110。PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防外界信號(hào)干擾。交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免同行。3) IO端的接線 輸入接線輸入線一般不要超過30mm。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入線可適當(dāng)長(zhǎng)些。輸入輸出線不能用同一根電纜，輸入輸出線要分開。盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 輸出連接輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的壽命，因此采用電感性負(fù)載時(shí)選擇繼電器工作壽命要長(zhǎng)。PLC輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要